Hello. And welcome to another video in this TI Precision Labs series on magnetic position sensing. My name is Ian Williams. And I'm the applications manager of the current and magnetic sensing product line.
In session two of the Getting Started with Hall Effect Sensors series, my colleague introduced three kinds of Hall effect sensors and the difference in operation for each one. TI offers two kinds of linear Hall effect sensors-- linear voltage output type and PWM output type with varying duty cycle.
In this video, I'm going to discuss some key specifications of these linear Hall effect sensors. Linear Hall effect sensors with analog voltage output generate a ratiometric voltage between 0 volts and VCC that is proportional to the magnetic flux density present.
For a bipolar device, such as DRV5055, when there is no magnetic flux present, a device output is equal to VCC over 2. This is also known as the quiescent voltage, VQ. Based on the strength and polarity of the magnetic field present, the device outputs voltages that are either above or below the quiescent voltage.
This type of device lends itself well to applications such as the one shown on the right, where a magnet moves right and left over the Hall sensor. For a unipolar device, the quiescent voltage is equal to some low but nonzero voltage. For the DRV5056, VQ is typically equal to 0.6 volts.
Unipolar devices are sensitive to only one polarity of magnetic field, usually the south pole. And the output voltage increases from VQ as the magnetic flux density increases. This type of device lends itself well to applications such as the one shown on the right, where a magnet moves up and down from directly above the Hall sensor.
Linear Hall sensors that have a PWM output, such as the DRV5057, output a 2 kilohertz clock with variable duty cycle. When there is no magnetic flux present, the duty cycle is 50%. The duty cycle increases or decreases proportionally with the strength of magnetic flux density applied.
Before we can explain the relationship between sensitivity and sensing range, first we need to define them. Sensitivity is basically gain. For example, the DRV5055 family has four sensitivity, or gain, options ranging from 12.5 to 100 millivolts per millitesla. The symbol BL describes the linear sensing range of the magnetic flux density.
The blue line shows the output behavior of DRV5055A1 with a sensitivity of 100 millivolts per millitesla and a linear sensing range of plus or minus 21 millitesla. The orange line shows the output behavior of DRV5055A3 with a sensitivity of 25 millivolts per millitesla and a linear sensing range of plus or minus 85 millitesla.
For a given application, the system designer should select the highest sensitivity option that can measure the required range. This will allow them to get maximum voltage output per millitesla measured.
Accuracy is greatly affected by tolerances in two key parameters-- quiescent voltage and sensitivity. The min and max values listed in the datasheet are an indication of device-to-device variations.
The tighter this min/max range is, the higher the accuracy of the device. In some high-accuracy applications, a one-time end-of-line calibration can be used to reduce the effect of tolerances in these parameters.
In general, magnets produce weaker fields as temperature increases. The DRV505X family includes temperature compensation, which is designed to fully compensate for the average drift of neodymium magnets and partially compensate for ferrite magnets.
The residual induction, Br, of a magnet typically reduces by 0.12% per degree C for neodymium magnets and 0.2% per degree C for ferrite magnets. For more information and videos on Hall effect sensors, please visit ti.com/halleffect. Thank you. 大家好！ 欢迎观看“TI 高精度实验室” 系列的其他磁位置传感 相关视频。 我叫 Ian Williams， 现任电流检测 和磁感应产品线的 应用经理。 在“霍尔效应传感器入门” 系列的第二节中， 我的同事介绍了 三种霍尔效应传感器 以及每种传感器 运行情况的差异。 TI 提供两种线性 霍尔效应传感器， 一种是线性电压输出型， 另一种是具有不同占空比的 PWM 输出型。 在本视频中， 我们将讨论 这些线性霍尔效应传感器的 部分主要规格。 具有模拟电压输出的 线性霍尔效应传感器 可生成与当前磁通量密度 成正比的比例电压， 该电压介于 0 伏和 VCC 之间。 对于双极器件， 例如 DRV5055， 在没有磁通量 存在时， 器件输出等于 VCC，超过 2 伏。 这种输出也称为 静态电压，即 VQ。 根据当前磁场的 强度和极性， 器件的输出电压 可能高于或低于 静态电压。 此类器件非常 适合一些应用， 例如右方所示应用， 在这些应用中， 磁体在霍尔传感器上方 左右移动。 对于单极器件， 静态电压 等于某些较低但 非零的电压。 对于 DRV5056，VQ 通常等于 0.6 伏。 单极器件仅对 磁场的一极敏感， 该极通常是南极。 并且随着磁通量 密度的增加， 输出电压也从 VQ 逐渐增加。 此类器件非常 适合一些应用， 例如右方所示应用， 在这些应用中， 磁体在霍尔传感器上方 上下移动。 具有 PWM 输出的 线性霍尔传感器， 例如 DRV5057，可输出 2 千赫兹时钟频率 并具有可变占空比。 在没有磁通量存在时， 占空比为 50%。 随着所施加磁通量密度的 增加或减少， 占空比成比例地 上升或下降。 在解释灵敏度 和感应范围 之间的关系之前， 我们首先要了解其定义。 灵敏度基本上指的是增益。 例如，DRV5055 系列 具有四种灵敏度， 或者称为四种增益，其范围介于 每毫特斯拉 12.5 毫伏到 100 毫伏 之间。 BL 符号说明了 磁通量密度的 线性感应范围。 蓝线展示了 DRV5055A1 的输出行为， 该器件的灵敏度为 每毫特斯拉 100 毫伏， 线性感应范围为 正负 21 毫特斯拉。 橙线展示了 DRV5055A3 的输出行为， 该器件的灵敏度为 每毫特斯拉 25 毫伏， 线性感应范围为 正负 85 毫特斯拉。 对于指定应用， 系统设计人员 应选择能够测量 所需范围的 最高灵敏度选项。 这样即可得到 每特斯拉最大电压输出。 精度在很大程度上 受两个主要参数 容差的影响，其中 一个参数是静态电压， 另一个是灵敏度。 数据表上列出的 最小值和最大值 指明了器件之间的差异。 最小值/最大值范围越小， 器件精度就越高。 在部分高精度应用中， 可使用一次性下线校准 来减小这些参数中 容差的影响。 通常情况下，磁体 产生的磁场 会随温度升高而减弱。 DRV505X 系列具有 温度补偿功能， 该功能旨在 完全补偿 钕铁硼磁体的 平均漂移， 并对铁氧体磁体的 平均漂移进行部分补偿。 对于钕铁硼磁体， 每升高 1 摄氏度， 剩余磁化强度 Br 通常会降低 0.12%， 而对于铁氧体磁体，每升高 1 摄氏度 Br 会降低 0.2%。 有关霍尔效应传感器的 更多信息和视频， 请访问 ti.com/halleffect。 谢谢。